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随着超大规模集成电路(ULSI)的迅速发展,芯片特征尺寸不断减小,器件的集成度越来越高。当特征尺寸降低到亚微米级时,由线间和层间寄生电容引起的RC延迟、串扰、功耗已经成为限制器件性能的主要因素。研究和开发出性能优异的低介电常数材料,以取代传统的SiO2介电材料是解决上述问题的有效方法。苯并环丁烯(BCB)树脂由于其优异的热、机械和介电性能,已成为高性能低介电材料的选择之一。本论文从分子结构设计出发,合成出了一系列新型苯并环丁烯(BCB)单体,并对合成单体的溶解性、固化动力学以及固化后树脂的热、机械、介电性能等进行了系统研究。具体内容包括以下几部分：1.设计并合成了三种含硅氧烷结构的BCB单体/共聚物。室温下,三者均为液态,显示出良好的加工性能。固化后,三种BCB树脂具有高热稳定性(Td5>450℃)、高玻璃化转变温度、高储能模量、低介电常数、低吸水率和良好的表面平整性。其中,含环状硅氧烷结构的BCB树脂由于其内部高度的交联结构表现出特别优异的热机械性能：室温下模量达到3.9GPa,热膨胀系数为32ppm/℃2.经酰亚胺和Heck反应两步法合成出了三种BCB封端的酰亚胺单体。室温下,三种BCB封端的酰亚胺单体可溶于绝大部分有机溶剂。经热固化后三种BCB树脂显示出良好的热稳定性(Td5>435℃)和热氧化稳定性、高玻璃化转变温度(>300℃)及高储能模量(>2GPa)。但由于酰亚胺结构的高极性,固化后树脂具有较高的介电常数和吸水率。此外,BCB单体与光敏剂混合后,可直接应用于光刻加工工艺,获得清晰图形。3.以两种不同分子量氢封端的硅氧烷为前体,经硅氢化和酰亚胺化两步反应合成出了含硅氧烷及酰亚胺结构的BCB单体。两种BCB单体具有良好的溶解性能。固化后,两种BCB树脂显示出良好的热稳定性,5%失重时的温度分别为462℃和468℃。由于非极性的单体结构,树脂的介电常数和吸水率均较低。此外,旋涂膜表现出优异的表面平整性及透光性。含有较短硅氧烷链结构的BCB树脂具有更高的玻璃化转变温度和储能模量,以及更低的热膨胀系数,表明可以通过改变硅氧烷前体结构来调节树脂模量、玻璃化转变温度等热、机械性能。